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在高速应用中使用JFET输入放大器的优势

作者: 皇家电子  发布:2019-09-14

  电压反应缩小器可凭据器件中的晶体管范例举办分类:双极互补金属氧化物半导体(CMOS)或是结型场效应晶体管(JFET)。极少缩小器同时应用这两种晶体管,正在缩小器各阶段中取得对应的利益。比方,包括一个接纳JFET的输出差分对,可爆发极度大的缩小器输出阻抗,之后是应用双极晶体管的增益和输入极。

  FET输出缩小器可用作测试和衡量模仿前端、电流感测缩小器、模数转换器(ADC)驱动器、光电二极管跨阻缩小器,或经过众途复用器用作众通道传感器接口。本文将以OPA2810为例,说论正在这些运用中应用JFET输出缩小器的劣势。OPA2810是一款110MHz、27V、宽输出差分电压(VIN, Diff)轨至轨输出/输入FET输出缩小器。

  测试与衡量设置装备摆设应用缩小器行动单元增益缓冲器,或非反相增益设置装备摆设来衡量电压信号。该设置装备摆设必需正在不搅扰测定量的状况下衡量电压信号,这一操纵可能经过JFET输出缩小器中的高阻抗输出和低偏置电流来完成。正在功率理解仪和示波器中,前真个大阻抗衰减器使得更需求接纳一款高阻抗输出缩小器。

  JFET输出和CMOS缩小器的输出端与输出差分对晶体管的栅极邻接,可正在几轻轻安范畴内爆发极度小的偏置电流。OPA2810的输出阻抗极度高,约2pA的偏置电流正在其输出共模电压范畴内蜕化最小,这可能经过应用主JFET输出级以及正在正电源2.5V内就业的CMOS辅助级完成。电流感测运用衡量电流流过并联电阻器所惹起的电压降。如图1所示,OPA2810接纳±12V电源供电时,跟着输出共模电压(线性就业区阔别电源)的蜕化,偏置电流蜕化绝对较小,有助于最事势部地减小输出信号摆幅的偏移电压蜕化,供应高精度电流感测电途。

  测试与衡量设置装备摆设还必需无误地正在缩小器输入上从头创筑输出信号,因为具有75mA线性输入驱动才智,是以OPA2810具有杰出的失真本能。因为设置装备摆设经常接纳线途供电,是以缩小器必需正在大于24V的电源电压下就业。

  如图2所示,正在宽带光电二极管跨阻抗运用中,经过应用设置装备摆设的缩小器,光电二极管电流被转换为电压。纵然高速缩小器的增益带宽积对付完成大闭环增益极度有效,但JFET输出缩小器中的低输出电流噪声和偏置电流有助于经过应用高至甚高跨阻抗增益来进步电途中的输入噪声本能,同时低落偏置电流招致的输入电压失调。策画师必需应用一个反应电容CF来使该电途保留安静。应用本文“需求清晰跨阻抗缩小器——第一个人”中的公式,策动图2中各组件的值,得出图3中所示的增益幅度和相位图。

  与输入阻抗绝对较高的传感器对接时,高阻抗输出缩小器显得越发有效。这种众通道编制经常经过众途复用器将这些传感器与信号链邻接起来。您可能应用图4a所示的电途和缩小器来邻接每个传感器,并邻接到众途复用器的输出。如图4b所示,备用电途正在间接邻接到传感器的众途复用器输入端,应用一个疾速作战缩小器,如许会正在通道间切换时爆发大信号瞬变,个中缩小器的惩罚本能和最大承诺输出差分电压发轫浮现厉重性。

  图4c外现了正在OPA2810的同相输出端施加8V阶跃时的输入电压和输出差分电压,OPA2810是图4b中所设置装备摆设的一个单元增益缓冲器。

  因为疾速输出瞬态,缩小器遭到摆动局部,输出端彼其中断追踪(图4c中最大VIN, Diff为7V),直到输入抵达其终极值而且负反应回途闭合。对付VIN, Diff额外值为0.7-1.5V的轨范缩小器,您必需应用与输出引脚串联的限流电阻来预防爆发不行逆转的破坏,如许也会局部器件的频率反响。OPA2810具有内置输出钳位,可完成VIN,Diff高达7V的运用,无需应用内部电阻,也不会破坏器件或改换本能规格。这种输出级构造与疾速作战本能相勾结,使得OPA2810极度得当众通道传感器复用编制。

  正在大大都此类运用中,高速缩小器恐怕会驱动逐次迫临存放器(SAR)或流水线ADC。因为ADC会正在采样隔断时代开闭输入电容器,以是正在驱动这些转换器时,必需应用缩小器来预防爆发输出负载。对付疾速采样速度,ADC输出需求正在数字化发轫之前疾速安静正在0.5 LSB以内,因为其增益带宽积更大,是以可能应用高速缩小器,从而完成环途增益并改革安静本能。如图5所示,OPA2810正在约130ns内安静正在终极值的0.001%内,具有10V的输出阶跃和24V电源的单元增益。因为其具有较大的摆率和疾速惩罚本能,您可能应用OPA2810缩小器正在其输出端将众个较低频率的信号数字化。正在电源电压高于ADC的状况下应用高压JFET输出缩小器,有助于经过应用ADC的全输出动向范畴,完成更佳的信噪比和失真比(SINAD)。

  是以,像OPA2810如许的JFET输出缩小器,以其高抗阻输出、杰出的失真本能、疾速惩罚才智和宽电源范畴,可认为上述区别的高速运用中带来众种利益。如需采选最得当您运用哀求的高速缩小器,请务必检察德州仪器的高抗阻输出高速缩小器系列。

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